輕型客車白車身有限元建模及動(dòng)靜態(tài)特性分析.pdf

1、現(xiàn)代生活中,汽車在人們生活中的地位越來越重要.一個(gè)國家的汽車制造業(yè)的水平,在很大程度上也反映了其科技發(fā)展水平.許多發(fā)達(dá)國家汽車的普及已經(jīng)達(dá)到了很高的程度.車身是汽車的三大總成之一,它不僅要有漂亮的整體視覺效果、足夠的空間、流暢的外形曲線,更重要的是要有優(yōu)越的性能.因此車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)在汽車的設(shè)計(jì)中占有很重要地位.該論文立題來源江蘇省科委"十五"重大科技攻關(guān)項(xiàng)目"南京依維柯A40新客車數(shù)字化車身動(dòng)態(tài)優(yōu)化與系統(tǒng)".以南京躍進(jìn)汽車集團(tuán)依維

2、柯A40新客車為對象,應(yīng)用數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等先進(jìn)技術(shù),通過車身造型、詳細(xì)有限元建模、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)及分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、靈敏度分析等數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù),完成新客車車身動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析.其主要內(nèi)容包括:1.白車身的動(dòng)力學(xué)建模 (1)根據(jù)白車身總成及零件裝配關(guān)系建立了白車身三維實(shí)體模型.(2)基于CATIA的CAD三維實(shí)體模型,在有限元分析軟件ANSYS中經(jīng)過曲面和曲線的修改、曲面重構(gòu)、結(jié)構(gòu)的合理簡化,建立了各零部件的詳細(xì)有限元模型.(3)基于零部

3、件及分總成的模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果,對有限元總成裝配模型建模精度較高的單層板結(jié)構(gòu)、環(huán)形截面梁單元BEAM188和節(jié)點(diǎn)耦合三種方式進(jìn)行比較.以精度較高的單層板結(jié)構(gòu)來模擬點(diǎn)焊結(jié)構(gòu),以節(jié)點(diǎn)耦合來模擬螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu).以能夠精確反映車身沖壓部件結(jié)構(gòu)特性的四邊形殼單元SHELL63為主,建立了各分總成詳細(xì)有限元模型和由875個(gè)構(gòu)件組成的精確白車身結(jié)構(gòu)的有限元模型.其單元數(shù)量級在十萬以上,為國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平.2.分總成及零部件模態(tài)試驗(yàn)及動(dòng)力建模方法比較 設(shè)計(jì)了

4、乘客門腳踏板分總成及零件的模態(tài)試驗(yàn).通過試驗(yàn)測得了分總成及零件的質(zhì)量和模態(tài)特征,并與虛擬環(huán)境中的諧響應(yīng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比.指出了在大型有限元模型總成裝配時(shí)對密集焊點(diǎn)較為精確的模擬方法.3.白車身結(jié)構(gòu)分析 (1)在虛擬環(huán)境下,模擬了白車身在靜態(tài)扭轉(zhuǎn)、靜態(tài)彎曲、彎扭聯(lián)合等典型工況.并得到了該工況下的應(yīng)力分布和變形.通過計(jì)算得到的車身局部應(yīng)力集中區(qū)與該車在跑車試驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)部位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基本吻合.(2)完成了虛擬環(huán)境中白車身的模態(tài)分析.通過對

5、白車身的模態(tài)分析,獲得了車身結(jié)構(gòu)固有的振動(dòng)特性,并找出了車身結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)激勵(lì)時(shí)的薄弱環(huán)節(jié).對車身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)具有指導(dǎo)意義.(3)對比了車身與車架三種聯(lián)接方式對車身側(cè)偏剛度的影響.以螺栓聯(lián)接部位耦合節(jié)點(diǎn)五個(gè)自由度對剛性聯(lián)接方式進(jìn)行模擬.以彈簧阻尼單元COMBIN14對柔性聯(lián)接方式進(jìn)行模擬.得到了在不同聯(lián)接方式下車身承受側(cè)向加速度時(shí)的應(yīng)力和車身變形的變化情況,對生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義.4.乘客門腳踏板分總成的靈敏度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 該文的優(yōu)化設(shè)計(jì)部